CAPÍTULO IV. ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA PRODUCCIÓN Y USOS
5.1. Caso de Análisis
5.1.4. Configuración del Proyecto
Se consideró un sistema de paneles con seguidor de 1 eje, con las siguientes características:
• Instalación fotovoltaica comercial de gran escala en terreno nivelado.
• Los módulos fotovoltaicos están montados en seguidores con un eje horizontal alineado en dirección Norte-Sur.
• Límites de rotación para el seguidor -60 grados Este y 60 grados Oeste.
• Se emplea algoritmo de backtracking para la reducción de pérdidas por sombras entre filas en momentos de bajo ángulo solar.
• Los módulos están bien ventilados.
• Las instalaciones fotovoltaicas estás conectadas a una red de media tensión a través de un inversor y un transformador de distribución.
• No se considera almacenamiento de energía.
De acuerdo con la necesidad de H2 verde a futuro se está considerando como potencia referencial instalada 10 MW para el diseño de la central fotovoltaica, con lo cual será el punto de partida para determinar sensibilidades con respecto al tamaño de la central, costos de instalación y el precio de la energía a utilizar para la central de producción de hidrógeno.
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Tabla 0-3 Características técnicas de la configuración de proyecto
Capacidad instalada 10 MWp
Módulo fotovoltaico c-Si - silicio cristalino (mono o policristalino)
Backtracking Activado
Límites de rotación -60° Este, 60° Oeste
Separación relativa entre columnas
(hileras) 2.5
Tipo de inversor Inversor de alta eficiencia centralizado [97.8% eficiencia]
Tipo de transformador Alta eficiencia [0.9% pérdida]
Pérdidas por suciedad y nieve sobre los módulos fotovoltaicos
- Pérdidas mensuales por suciedad hasta 3.0 % - Pérdidas mensuales por nieve hasta 0.0 % Pérdidas por cableado
- Cableado en corriente continua (DC) 2 % - Desajustes en corriente continua (DC) 0.3 %
- Cableado en corriente alterna (AC) 0.5 % Fuente y elaboración: Autores de esta tesis a partir del software Solargis, 2022
Ante las consideraciones de diseño presentadas, se procede a realizar el análisis meteorológico:
Tabla 0-4 Características técnicas de la configuración de proyecto
Fuente y elaboración: Autores de esta tesis a partir del software Solargis, 2022
Se observa que el valor de irradiación global horizontal (GHI) anual se encuentra en 2523.5 kWh/m2, un valor bastante elevado revelando la gran capacidad solar energética de la zona escogida en el sur del país. Este valor de irradiación se encuentra cercano a los registrados en el norte de Chile, por lo que el potencial es similar.
Dado que la irradiación y la temperatura ambiente afectan significativamente la capacidad de producción de energía, se observa que en el mes de noviembre se registra el pico de irradiación en la zona alcanzando valores de 268.4 kWh/m2, sin embargo, la
GHI DNI DIF D2G TEMP WS CDD HDD
kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 °C m/s Grados
día
Grados día
Ene 205.8 203.6 61.4 0.298 11.3 1.7 0 207
Feb 158.9 142.0 59.7 0.376 11.0 1.6 0 197
Mar 195.4 200.9 56.2 0.288 11.0 1.7 0 215
Abr 201.5 255.9 36.3 0.180 11.4 1.9 0 196
May 189.2 278.9 27.3 0.144 11.3 2.1 0 206
Jun 169.7 264.5 25.2 0.149 10.8 2.0 0 217
Jul 180.3 270.3 28.3 0.157 10.4 2.1 0 234
Ago 209.0 286.9 31.8 0.152 11.3 2.1 0 206
Sep 232.1 293.5 35.3 0.152 12.2 2.1 0 174
Oct 263.5 317.3 40.0 0.152 12.7 2.1 0 164
Nov 268.4 320.8 40.7 0.151 12.6 2.1 0 162
Dic 249.7 276.1 53.2 0.213 12.1 1.9 0 183
Anual 2523.5 3110.7 495.4 0.196 11.5 1.9 0 2361
Me s
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temperatura es baja comparado a las temperaturas que se alcanzan en la zona costera del país (12.6 °C).
Figura 0-8 Irradiación y Temperaturas Mensuales
Fuente y elaboración: Autores de esta tesis a partir del software Solargis, 2022 Tabla 0-5 Electricidad FV: Estadísticas mensuales
Fuente y elaboración: Autores de esta tesis a partir del software Solargis, 2022
Se observa que el valor de producción eléctrica fotovoltaica específica (PVOUT specific) anual se encuentra en 2690.1 kWh/kWp, esto producto del máximo aprovechamiento por la utilización de paneles con seguidores de 1 eje. Al contar con una instalación fotovoltaica cuya potencia de diseño es 10 MWp, entonces la producción anual de energía sería 26.90 GWh. Por otro lado, el promedio diario de producción de energía eléctrica se encuentra entre 58.4 MWh a 93.0 MWh, siendo noviembre el mes con mayor producción diaria promedio a pesar de que su rendimiento energético sea el más bajo del año con 79.0%, como se puede ver en la siguiente figura:
GTI Sumas mensuales
GTI Promedios
diarios
PVO UT s p e c ific Sumas mensuales
PVO UT s p e c ific Promedios
diarios
PVO UT to ta l Sumas mensuales
PVO UT to ta l Promedios
diarios
kWh/m2 Wh/m2 kWh/kWp Wh/kWp GWh MWh
Ene 260.3 8397 211.2 6811.6 2.11 68.129 81.1
Feb 199.7 7134 163.4 5836.7 1.63 58.357 81.8
Mar 251.3 8107 205.5 6629.9 2.06 66.290 81.8
Abr 267.5 8916 218.4 7278.7 2.18 72.800 81.6
May 257.5 8305 210.5 6791.6 2.11 67.903 81.8
Jun 231.9 7728 190.9 6362.7 1.91 63.633 82.3
Jul 245.5 7918 201.6 6503.5 2.02 65.032 82.1
Ago 282.7 9119 228.8 7380.2 2.29 73.806 80.9
Sep 311.5 10385 248.2 8274.8 2.48 82.733 79.7
Oct 349.2 11265 276.0 8904.2 2.76 89.032 79.0
Nov 353.1 11769 279.0 9301.3 2.79 93.000 79.0
Dic 320.4 10334 256.5 8274.5 2.57 82.742 80.1
Anual 3330.5 9115 2690.1 7362.5 26.90 73.622 80.8
Me s PR
%
108 Figura 0-9 Producción Fotovoltaica Mensual
Fuente y elaboración: Autores de esta tesis a partir del software Solargis, 2022
Habiendo determinado las estimaciones de producción de energía eléctrica, se procede a realizar la evaluación del rendimiento fotovoltaico de la zona escogida.
Tabla 0-6 Calculo del rendimiento solar fotovoltaico
Fuente y elaboración: Autores de esta tesis a partir del software Solargis, 2022
El rendimiento anual de la central se encuentra en aproximadamente 80.8%, lo cual brinda aproximadamente 20% de pérdidas, encontrándose dentro de las pérdidas
Entrada de energía kWh/m2
Pérdida/ganancia de energía
kWh/m2
Energía PVO UT s p e c ific kWh/kWp
Pérdida/ganancia de energía
kWh/kWp
Pérdida de energía
%
PR
%
Irradiación global horizontal (GHI) teórica 2524.4
Sombreado del horizonte (terreno + objetos en el horizonte) 2523.5 -0.9 0.0
Irradiación global horizontal específica del sitio 2523.5 -0.9 0.0
Conversión a la superficie de los módulos fotovoltaicos 3330.5 807.0 32.0
Irradiación global inclinada (GTI) 3330.5 100.0
Suciedad, polvo y barro 3230.6 -99.9 -3.0 97.0
Reflectividad angular 3198.1 -32.5 -1.0 96.0
GTI efectiva 3198.1 -132.4 -4.0 96.0
Corrección espectral 3117.7 -80.4 -2.5 93.6
Conversión de irradiancia solar en corriente continua en los
módulos 2926.9 -190.8 -6.1 87.9
Pérdidas eléctricas por el sombrado entre filas 2895.2 -31.7 -1.1 86.9
Tolerancia de potencia en módulos fotovoltaicos 2895.2 0.0 0.0 86.9
Desajustes y cableado en corriente continua 2828.8 -66.4 -2.3 84.9
Conversión en inversores (DC/AC) 2741.9 -86.9 -3.1 82.3
Pérdidas del transformador y cableado en corriente alterna 2703.6 -38.3 -1.4 81.2
Rendimiento energético total del sistema (al comienzo) 2703.6 -494.4 -15.5 81.2
Pérdidas por nieve 2703.6 0.0 0.0 81.2
Disponibilidad técnica 2690.1 -13.5 -0.5 80.8
Rendimiento energético total del sistema considerando la
disponibilidad técnica y las pérdidas por nieve 2690.1 -13.5 -0.5 80.8
Factor de capacidad 30.7%
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estándares de proyectos similares. Asimismo el factor de planta calculado estaría en 30.7%.
De acuerdo con la evaluación de la zona en la cual se va a instalar la central fotovoltaica, se deberá instalar una subestación eléctrica de media tensión, cuyos costos se estimarán luego.